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AUTOSAR MCAL SPI详解（2）

作者：互联网

作者：Stephen Du

免责声明： 本文为个人学习笔记及总结，仅代表个人观点，尽可能保证内容准确性。
所有文字均是自己码出来的，所有图片均为自己勾画（除部分来源于原始标准）。
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本文将详细介绍AUTOSAR MCAL SPI模块的知识点及注意事项，本模块的配置会在其他文章进行分享。本文大部分内容来源于标准，并参照了NXP S32K1系列的 MCAL SPI的代码。
耐心看完本文后，你就对AUTOSAR MCAL SPI有了非常深入的了解。
内容较长，该模块拆分为两篇来讲，这是第二篇。如果没有阅读果第一篇，建议先看第一篇

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文章目录

5. MCAL SPI模式分类

SPI_LEVEL_ DELIVERED
API等级		Sync Mode
同步模式
Async Mode
异步模式
Spi_Set AsyncMode
(函数)		Sync ConcurrentBuffer
Polling Mode
轮询模式		Interrupt Mode
中断模式
Level 0√xxx√IB
Level 1xx√xxEB
Level 2√√(default)√√√IB/EB

√: support/available x: not support/unavailable IB/EB: 请见后文

LEVEL 0： 提供一组简化的服务，只处理简单的同步传输。对于包含简单SPI网络的ECU来说，这种情况经常发生，即便对于使用高速外部设备的ECU来说也是如此。

同步传输意味着一旦调用了传输服务函数，在该传输请求完成之前，程序将会一直被阻塞（一个好的代码实现，通常也会有超时监控机制，超时后也会释放CPU）。

LEVEL 1： 提供一组简化的服务，只处理异步传输。对于那些使用SPI且定义了不同优先级的功能来说，异步传输经常被用到。还有一些低速外设也同样适合该异步模式。

异步传输意味着当传输正在进行时，调用传输服务的用户不会被阻塞。驱动程序可以在传输结束时通知用户（可由用户进行配置）。异步传输模式又可以分为通过轮询或中断来实现。

LEVEL 2： 前面两种的组合。包含全部功能。可满足不同速率，不同优先级等复杂需求场景。是为那些需要单独提供至少两路SPI总线的芯片而指定的。 否则，使用这种级别的功能没有意义。

如果配置为（异步）轮询模式（仅在API等级为Level 2时有效），需要周期调用：Spi_MainFunction。

Configure/Feature
配置项/功能
Sync Mode
同步模式
Async Mode
异步模式
Comments
注释
Polling Mode
轮询模式
Interrupt Mode
中断模式
SpiPhyUnitSync
Check
勾上
Uncheck(default)
不勾(默认)
EB配置项
DMA
不支持
支持
功能/EB配置项
FIFO
支持
支持
功能/EB配置项

由上表可以看到，DMA只有在异步模式(Async Mode)下才有效。

6. SPI Buffer

类型优/缺点建议使用场景
IB· 一个很抽象的概念，Buffer机制是隐藏的。
· 硬件Buffer（给定的256字节大小基本涵盖了当前的需求）。		· 菊花链实现。
· 小型数据传输设备（最多10字节）。
EB· 支持大流量通信的高效机制。
· 从ROM表和备用RAM中发送常量数据。
· 可用于不同设备的各种数据表（具有多个集成外围设备的高度复杂的ASICS，或混合信号类型，这种可能超过IB HW Buffer大小）。		· 大流量通信。
· EEPROM通信。
· 复杂硬件芯片控制。

IB: Internal Buffers EB: External Buffers

上表中的优缺点来自于标准文档的翻译，有些语句不太通顺，请看下面文字描述。不影响你理解。

IB: 静态分配。 EB: 可以是静态分配，也可以是动态分配，取决于用户的使用环境。

有些硬件层面提供了比较大的Buffer，这种情况IB类型可以充分发挥硬件特性，提高其性能（这是IB Buffer的设计初衷）（注意，如果有多个channel同时挂到一个device上面，则该功能使用有限制）。如果硬件没有Buffer，则需要软件来模拟实现。

IB类型的Buffer其大小是固定的。EB类型Buffer可以通过API进行设置。

SPI驱动不负责保证IB Buffer里数据的连续性。如果某个Channel被多个Job/Seq使用，SPI驱动也不负责维护该Buffer被多个Job/Seq重写这种场景。

但是发送和接收的Buffer是分开独立的。也就是发送Buffer不会被接收的数据覆盖。

EB Buffer的设计初衷是为了尽量重用外部（这里指用户）Buffer，因为很多情况下，用户已经有了一个Buffer，那么使用EB类型Buffer，只需要将用户Buffer的指针提供给SPI驱动以达到共用的目的。所以SPI驱动也是无法对该Buffer管理的，需要用户来保证其一致性。还有一种场景是，有时候我们的Buffer大小是变化的（比如多个使用者的需求可能不同，或者一个使用者数据长度是变化的），这种情况也需要使用EB类型Buffer来解决(因为IB类型Buffer是固定大小的)。当然EB类型Buffer也可以是固定大小。但是Buffer大小的最大值需要静态配置。总的来说EB类型Buffer使用更灵活。

Channel传输有自己的参数（Spi_SetupEB），但参数(source/target)也可以是NULL，如果发送的时候Source为NULL，则会使用默认参数传输，如果接收的时候Target为NULL，则会忽略接收到的数据。每个Channel，Spi_SetupEB函数只能在发起传输请求前调用一次，除非有信息需要变更，比如长度信息。

项取值范围
DataBufferTypeuint8, uint16, uint32
SpiDataWidth8/16/32 bits；8~32bits

如果Data Width也是uint8,uint16,uint32三种类型，由于和Data Buffer Type一致，所以可以直接进行转发。但是如果Data Width是8~32，类型不一致，那需要小心。比如，如果Data Width设置12Bits。Data Buffer Type只能选择uint16，这种情况下，发送的时候只能发送低12Bits，忽略高4位。接收的时候只接收低12位，高4位用0填充。

7. SPI其他重要机制

该驱动可能会被多个软件模块同时使用，这些模块可能彼此独立，也可能属于不同的层。为了防止同时访问时发生冲突，因此增加了优先级机制，每个Job将分配一个优先级。这种场景通常发生在基于异步机制的实时系统中。

一个Sequence下面的多个Job，要么这些Job都具有相同的优先级。如果优先级不同，则第一个Job优先级最高，优先级最低的放最后（配置的时候就需要这样做）。尽管驱动内部有基于优先级的调度器，但调度器更多用来处理那些允许被中断的Sequence执行过程中发起了一个新的更高优先级的Sequence任务的调度。

Level 1和Level 2可以配置某个Sequence是否可以被抢占。如果使能被抢占功能，则该Sequence启动传输以后，过程中如果有更高优先级的Job发起传输请求，则会挂起（Suspend）当前Sequence去执行更高优先级的Job，打断是以Job为原子单位进行的，也就是必须等待某个Job执行完，下一次调度点执行的时候才切换，请参照前面的时序图。

如果没有使能抢占功能，则该Sequence一旦开始传输，必须等他传输完成后方可执行其他Sequence的传输请求。

如果某个Sequence被抢占，用户需要清楚是否存在多个Sequence共用同一个Channel的情况，如果有，则自己需要管理好Channel的数据，防止抢占过程中被更高优先级的Job将原来Channel里面的数据覆盖掉（通常不建议这么配置）。

同步传输也是可以同时发起多个不同Sequence传输请求的，但用户必须使能该功能（SPI_SUPPORT_CONCURRENT_SYNC_TRANSMIT ：Level 0, Level2下有效）；

8. 注意事项

  1. 使用本模块中的服务前，必须先调用Spi _Init()函数初始化。

  2. 如果使用了DMA功能，Spi _Init()函数必须在Port_Init()函数及Mcl_Init()函数之后调用。

  3. 如果配置为（异步）轮询模式（仅在API等级为Level 2时有效），需要周期调用：Spi_MainFunction。

  4. 如果使用固定优先级策略，SpiPhyRxDmaChannel优先级必须大于SpiPhyTxDmaChannel优先级。

  5. 如果配置为（异步）中断模式，且启用了DMA：

    1. 必须使能DMA相应通道中断。

    2. 必须将SPI模块的接收/发送中断函数注册到DMA完成回调函数里，配置见DMA模块配置。

      SPI模块中断函数：Spi_LPspi_IsrRxDma_LPSPI_X/Spi_LPspi_IsrTxDma_LPSPI_X，其中X为通道号。

      以通道0为例，中断函数为：Spi_LPspi_IsrRxDma_LPSPI_0/Spi_LPspi_IsrTxDma_LPSPI_0。

  6. 如果配置为（异步）中断模式，但是使用FIFO，需要将中断函数（Spi_LPspi_IsrTDF_LPSPI_X）注册到中断向量表里面，其中X为通道号。

    由于MCAL本身不提供中断向量表注册功能，可以参照SDK或者MCAL示例工程里的中断注册函数：sys_registerIsrHandler()。

  7. 如果使能DMA传输模式，且D-CACHE使能的情况下，不能使用内部buf(IB)来发送或接收，必须将源地址及目标地址的buf放在NON-CACHE区域以避免数据一致性问题（如果放在CACHE区域可能会发生数据乱的现象）。可以在链接文件(*.ld)里面使用分区指令将需要发送或接收的变量进行隔离。

  8. 在SPI模块的回调函数中只能调用下面这些函数，其他函数不允许在里面调用（协议标准规定）：

    1. Spi_ReadIB
    2. Spi_WriteIB
    3. Spi_SetupEB
    4. Spi_GetJobResult
    5. Spi_GetSequenceResult
    6. Spi_GetHWUnitStatus
    7. Spi_Cancel

标签：AUTOSAR,优先级,传输,Buffer,MCAL,SPI,Spi,EB
来源： https://blog.csdn.net/jsls135/article/details/115128425